Los investigadores israelíes han establecido con éxito un nuevo enfoque para estimular el corazón y sincronizar su actividad mecánica sin el uso de un marcapasos eléctrico convencional. Esta nueva estrategia biológica emplea genes sensibles a la luz que pueden inyectarse en el corazón y luego activarse mediante destellos deluz azul.
Más de 3 millones de personas en todo el mundo se han implantado marcapasos electrónicos. La indicación más común para un marcapasos es el tratamiento de un latido cardíaco lento que puede poner a los pacientes en riesgo de desmayos, insuficiencia cardíaca e incluso la muerte. Los marcapasos funcionan enviando electricidadseñales al corazón para regular el latido del corazón. Los marcapasos también se pueden utilizar para la terapia de resincronización cardíaca TRC, un enfoque que apunta a sincronizar la contracción de los dos ventrículos del corazón para mejorar la función cardíaca, el estado de los síntomas y disminuir la mortalidad en algunos pacientesque sufren de insuficiencia cardíaca.
El nuevo enfoque optogenético para la estimulación cardíaca y la resincronización fue desarrollado por el Prof. Lior Gepstein y el Dr. Udi Nussinovitch de la Facultad de Medicina Rappaport del Instituto Technion-Israel de Tecnología y el Centro Médico Rambam.
"Nuestro trabajo es el primero en sugerir un enfoque no eléctrico para la terapia de resincronización cardíaca", dijo Gepstein. "Antes de esto, ha habido una serie de enfoques elegantes de terapia génica y terapia celular para generar marcapasos biológicos que pueden estimular el corazón".desde un solo lugar. Sin embargo, era imposible utilizar tales enfoques para activar el corazón simultáneamente desde varios sitios para la terapia de resincronización ".
Si el marcapasos biológico puede adaptarse para humanos, podría ayudar a los pacientes a evitar muchos de los inconvenientes de los marcapasos eléctricos. Estos incluyen el procedimiento quirúrgico necesario para implantar el dispositivo, el riesgo de infección, la limitación en el número y la ubicación de loscables de estimulación utilizados, la posible disminución de la función cardíaca como resultado del cambio en el patrón de activación eléctrica normal y las limitaciones en la implantación en niños.
"Este es un experimento de prueba de concepto muy importante que, por primera vez, demuestra un mecanismo para estimular el corazón sin la necesidad de cables y permite la estimulación simultánea desde múltiples sitios", dijo el Dr. Jeffrey Olgin, jefede la División de Cardiología y codirector del Centro Cardíaco y Vascular de la Universidad de California, San Francisco. "El lugar más común de falla de los marcapasos actuales son los cables o cables que conectan el músculo cardíaco al impulso eléctrico.El enfoque demostrado en este documento tiene el potencial de eliminar estos cables o tener un solo cable que excite múltiples sitios simultáneamente ".
Estimular el corazón con luz es parte del campo emergente de la optogenética, que ha ganado un impulso considerable en el campo de la investigación del cerebro. Los investigadores que trabajan en el campo han estado tomando genes sensibles a la luz de las algas y colocándolos en las células donde actúancomo un interruptor, activando o desactivando ciertos comportamientos cuando las células están expuestas a pulsos de luz.
Como informan en el diario Biotecnología de la naturaleza , los investigadores de Technion inyectaron uno de estos genes de algas channelorhodopsin-2 en un área específica del músculo cardíaco de la rata. Luego, los científicos demostraron que la proteína sensible a la luz expresada en este sitio podría activarse con destellos de luz azul yimpulsando el músculo cardíaco a contraerse. Al alterar la frecuencia de los destellos, Gepstein y Nussinovitch pudieron controlar y regular la frecuencia cardíaca. Continuaron enviando el gen a varios lugares en las cámaras de bombeo del corazón, y demostraron la capacidad de activar simultáneamentemúsculo cardíaco de muchos lugares en un esfuerzo por sincronizar la función de bombeo del corazón.
Los científicos necesitarán investigar más para que esta estrategia de marcapasos basada en optogenética se convierta en una realidad en la salud humana, dijo Gepstein. Por ejemplo, el gen inyectado en los experimentos con ratas es sensible a la luz azul que tiene una penetración deficiente en el tejido que limita potencialmente suutilidad en animales grandes o humanos.
"Esto significa que las células afectadas deben ser relativamente superficiales, cerca de la superficie del corazón, y que se debe implantar una fibra óptica para que el haz de iluminación se acerque lo más posible a las células", dijo Gepstein. "AUna posible solución en el futuro puede ser el desarrollo de proteínas similares sensibles a la luz que respondan a la luz en el espectro casi rojo o incluso infrarrojo, que penetra mucho mejor en el tejido, permitiendo la iluminación desde una gran distancia ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sociedad Americana de Tecnología . Original escrito por Kevin Hattori. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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